[發明專利]包括同步電機和異步電機的混合機器

無效

• 申請號: 200980142300.0
• 申請日: 2009-10-22
• 公開（公告）號: CN102197574A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 阿里·馬基;埃里克·考帕特
• 申請（專利權）人: 利萊森瑪發電機有限公司
• 主分類號: H02K17/34
• 分類號: H02K17/34;H02K7/20
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術領域

本發明的目的是一種包括同步電機和異步電機的旋轉電機，其也稱為“混合電機”。

背景技術

WO?89/03936或US?2003/0071533公開了使用包括起動籠的永磁轉子以啟動同步電機。當必須在大量負荷(諸如所述電機的額定轉矩)下起動時，可證明這樣的解決方案是不恰當的。

而且，由于轉子上存在永久磁體及起動籠，磁體的磁通量強度最好不大于定子磁通，以免對所述電機的比功率密度不利。

需要進一步改進所述混合電機。

發明內容

本發明旨在解決此需求。實施本發明的示例涉及連接到多相供電網絡的旋轉電機，其包含：

-包含具有永久磁體的轉子的多相同步電機及軸向連接的多相異步電機，及

-轉換系統，其被設計成：

-在所述電機起動階段，將異步電機電連接到所述供電網絡，以使異步電機驅動的同步電機的速度提升到使其能夠以直接連接到所述網絡的方式運行的速度，及

-在后續階段，將同步電機電連接到所述供電網絡。

詞語“軸向連接電機”應當理解為表示兩個電機至少具有一個公共軸，例如一整體軸或由具有相同軸線的兩部分相繼組裝而構成的一軸。

通過將同步電機與異步電機組合，這樣的電機可能因效率明顯大于單個異步電機的效率而獲益，例如增益在10％與15％之間。

相比于單個異步電機，同步電機的含永久磁體的轉子的存在可能為所述電機獲得較高的功率因數。

而且，能夠直接將同步電機連接到供電網絡的事實(即，不需要調頻器作為中介物)可能獲得一較大效率，例如所述效率比通過調頻器運作的同步電機的效率至少大5％。

同步電機可以包含2*N_Sy個磁極，且異步電機可以包含2*N_As個磁極，N_As＝N_Sy-1，其可促進同步操作，起動階段結束時達到的速度能夠接近同步電機同步速度。

同步電機的相位設置得與供電網絡相位的順序相同，以避免使定子電磁場沿著與同步電機轉子的旋轉方向的相反方向旋轉，即同步電機轉子所連接的異步電機最初采用的方向。

異步電機可以包含一籠式轉子。所述籠式轉子例如由鋁或銅或諸如黃銅或青銅的另一合金構成。

所述轉子籠的槽可以為單個或雙個。

所述同步電機可以包含不含籠的轉子。

利用這樣的同步電機，為了促進同步，期望針對異步電機的轉子的一旋轉速度且因此針對連接到所述異步電機的同步電機的轉子的旋轉速度(其大致等于所述同步速度)得到所述異步電機傳遞的最大電機轉矩，所述最大電機轉矩除了其它方面外還取決于轉子籠的電阻及定子繞組的選擇。同步電機的同步速度由供電網絡的頻率及同步電機的極對數目決定。

詞語“大致上等于所述同步速度”應當理解為表示在同步電機的同步速度的±10％范圍內的同步電機的轉子的旋轉速度。

因此，異步電機的繞組被有利地制造以使當它們連接到供電網絡時，在大致等于同步速度的一速度下產生最大電機轉矩。

實施本發明的示例通過避免像已知的混合電機那樣規定轉子籠的具體尺寸及材料而為異步電機的制造帶來更大的自由，在已知的混合電機中，所述籠及所述永久磁體由相同轉子支撐。

有三個自由度來改變異步電機傳遞的最大電機轉矩，所述三個自由度即異步電機的轉子籠的尺寸、用于轉子籠生產的材料或多個材料及異步電機的定子繞組的選擇，以在供電網絡的給定頻率下獲得具有四個、六個、八個、十個、十二個、十四個或十六個磁極或者甚至更多磁極的同步電機的同步速度下的最大電機轉矩。例如，取決于轉子籠的繞組及材料，當由異步電機傳遞的電機轉矩最大時，具有四個磁極的異步電機的速度接近具有六個磁極或八個磁極的電機的同步速度。

作為一變形，所述同步電機的轉子包含永久磁體及轉子籠。對于異步電機的轉子的轉速以及由于該轉速所引起的與異步電機相連的同步電機的轉子的、小于同步電機的同步速度的轉速，例如同步速度的80％的轉速，例如同步速度的50％-80％之間的轉速，利用這樣的同步電機，能夠獲得通過異步電機所傳輸的最大電機轉矩。

所述異步電機可僅在起動階段期間電連到所述網絡或者在起動階段之后保持與所述網絡連接。

所述異步電機可以不具有永久磁體。

根據第一實施例，所述電機包含內部置有同步電機與異步電機的單獨殼套。

根據另一實施例，僅有所述同步電機置于第一殼套內，所述異步電機置于此第一殼套外，置于第二殼套中。例如，所述第二殼套通過螺釘緊固到大體上位于所述第一殼套的一個縱向端部處的凸緣上。